(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210614636.X (22)申请日 2022.05.30 (71)申请人 上海交通大 学 地址 200240 上海市闵行区东川路80 0号 (72)发明人 周登极　郝佳瑞　李梦溪　张麟　 刘松　贾星云　 (74)专利代理 机构 上海交达专利事务所 31201 专利代理师 王毓理　王锡麟 (51)Int.Cl. G06Q 10/06(2012.01) G06Q 50/06(2012.01) G06F 16/25(2019.01) G06F 16/28(2019.01) G06F 16/27(2019.01) G06F 16/23(2019.01) (54)发明名称 循环迭代优化的天然气管网在线调度规划 方法及装置 (57)摘要 一种循环迭代优化的天然气管网在线调度 规划方法及装置， 包括： 前端可视化单元、 数据服 务单元和计算服务单元， 其中： 前端可视化单元 根据本地服务器的关系数据库信息， 基于相关配 置文件请求数据， 得到可视化结果， 数据服务单 元根据测点配置信息， 连接管网的实时工业数据 库， 得到计算所需要的原始数据存入本地关系数 据库， 计算服务单元根据所获取的管网系统边界 数据信息， 经过后台循环迭代优化脚本计算， 得 到最终的压缩机运行建议。 本发 明建立适用于在 线循环迭代优化的硬件装置， 开发大容量， 高效 率的计算环 境， 支持该方法在与大规模管网系统 的在线通讯， 同时实现周 期性的模型自更新， 另 开发良好的可视化接口。 本发明具有的测试部署 环境简单便捷， 具有较强的可移植性， 维护成本 低。 权利要求书3页 说明书7页 附图6页 CN 114926065 A 2022.08.19 CN 114926065 A 1.一种循环迭代优化的天然气管网在线调度装置， 其特征在于， 包括： 前端可视化单 元、 数据服务单元和计算服务单元， 其中： 前端 可视化单元根据本地服务器的关系数据库信 息， 基于相关配置文件请求数据， 得到可视化结果， 数据服务单元根据测点配置信息， 连接 管网的实时工业数据库， 得到计算所需要的原始数据存入本地关系 数据库， 计算服务单元 根据所获取 的管网系统边界数据信息， 经过后台循环迭代优化脚本计算， 得到最终的压缩 机运行建议。 2.根据权利要求1所述的循环迭代优化的天然气管网在线调度装置， 其特征是， 所述的 数据服务模块包括： 循环读取器、 数据转换接口和本地关系数据库， 其中： 循环读取器与实 时数据库保持同步， 通过数据转换接口传输至本地关系 数据库； 本地关系 数据库包括用户 管理数据 表， 用于前端对于特定的用户的权限设置； 原始 监测数据 表， 实现对状态参数的保 存和记录； 计算数据表接 收计算服务模块的样本数据； 机组管理数据表主要用于记录管网 对象的压缩机和管道的相关参数设置 。 3.根据权利要求1所述的循环迭代优化的天然气管网在线调度装置， 其特征是， 所述的 原始数据是指全管网运行的实测参数， 如管道和压缩机的进 出口温度、 压力和压缩机转速， 通过原始数据接口访问管网监测系统， 存储到本地关系 数据库； 所述的计算数据是指利用 循环迭代优化智能体通过原 始数据得到的压缩机组调度方案， 同样存 储至本地数据库。 4.根据权利要求1所述的循环迭代优化的天然气管网在线调度装置， 其特征是， 所述的 计算服务单元包括： 在线决策网络、 噪声生成器、 智能体奖励计算模块、 历史调度样本存储 单元、 动作决策器和价值拟合器， 其中： 在线决策网络与动作决策器中的在线网络模块同 步， 每5min同步一次， 接收状态参数， 输出决策指 令动作经噪声生成器施加白噪声后形成最 终决策指 令传输至在线调度指 令接收器； 循环迭代优化智能体奖励 模块根据状态参数和决 策指令计算得出， 另数据服务模块中的原始监测数据表中获取下一时间步的状态参数， 传 输至动作决策器进行在线和目标网络模块的训练和更新； 历史调度样本存储单元用于存储 少量的动作 ‑状态样本； 动作决策器从历史调 度样本存储单元中获取样本， 通过优化器实现 对在线网络的更新； 价值拟合器从历史调度样本存储单元中获取样本， 通过优化器实现对 在线网络的更新。 5.根据权利要求4所述的循环迭代优化的天然气管网在线调度装置， 其特征是， 所述的 计算服务器请求循环迭代优化智能体所需要的输入数据， 即全管网一段时间内的实时监测 参数以及指定的生产目标， 通过循环迭代优化智能体模型输出下一调 度时段的压缩机运行 建议， 写入数据服务器的关系数据库中； 前端可视化单元显示生产目标负荷设定、 智能体超 参数和运行优化建议。 6.一种基于权利要求1～5中任一所述循环迭代优化的天然气管网在线调度装置的循 环迭代优化天然气管网在线调度方法， 其特征在于， 首先采集当前天然气管道以及压缩机 组的实时状态参数， 利用接收到的管网系统反馈改进内部循环迭代优化智能体的决策机 制， 返回当前 管网状态和生产目标 下安全运行工况内最经济的压缩机动作。 7.根据权利要求6所述的循环迭代优化天然气管网在线调度方法， 其特征是， 具体包 括： 步骤1、 通过循环读取器， 以1min固定时间步长从实时数据库中获取管网状态参数， 通 过数据转换接口保存至本地关系 数据库中的原始监测数据表中； 根据机组配置、 用户管理权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 114926065 A 2配置， 建立机组管理和用户管理数据表； 步骤2、 初始化计算服务模块中的动作决策器和价值拟合器中的在线和目标网络模块， 并将动作决策器中的目标网络模块同步至在线决策网络； 步骤3、 计算 服务模块每10mi n发起计算任务， 具体包括： 步骤3.1、 生成动作指令： 从原始监测数据表中获取当前的管网节点的压力、 温度和流 量数据序列， 长度为10min， 每 分钟记录一个数据点， 作为状态 参数St， 输入在 线决策网络生 成动作指令At， 经过噪声生成器施加白噪声后传入工业控制系统中的在线调度指令接收 器， 经现场调度控制器控制压缩机组的动作； 步骤3.2、 计算奖励： 等待10min后， 再 次读取10min长度的状态参数序列， 作为状态参数 St+1， 通过样本(St， At， St+1)计算奖励Rt， 形成一条样本数据(St， At， St+1， Rt)， 存入历史 样本存储单元； 步骤3.3、 若历史样本存储单元的样本个数小于批次样本个数N(此处设置为30)， 则重 复步骤4、 5直到样本个数 大于N， 执 行步骤3.4； 步骤3.4、 从历史样本存储单元中随机取出N个样本， 更新动作决策器和价值拟合器中 的在线网络模块， 更新完成后将在线决策网络与动作决策器的目标网络模块同步 一致； 步骤3.5、 将样本(St， At， Rt)上传至数据服务模块 中的计算数据表格中， 至此， t时间步 下的调度优化完成， 返回步骤3.1， 执 行下一时间步的调度优化。 8.根据权利要求7所述的循环迭代优化天然气管网在线调度方法， 其特征是， 所述的所 述的工业控制系统包括在 线调度指令接收器、 现场调 度控制器和实时数据库， 其中： 在线调 度指令接 收器接收计算服务模块的调度指令， 即压缩机压比动作指令； 现场调度控制 器接 收调度指令接收器的信号， 设置压比信号后控制压缩机组按照压比动作调整机组运行状 态； 实时数据库实现对现场站控系统的机组监测参数(压缩机进 出口压力、 温度)、 管道状态 参数(管道进出口温度、 压力)的同步、 记录和保存。 后续将t时刻的机组和管道的监测参数 记为St。 9.根据权利要求8所述的循环迭代优化天然气管网在线调度方法， 其特征是， 所述的所 述的数据服务模块包括循环读取器、 数据转换接口和本地关系 数据库。 循环读取器与实时 数据库保持同步， 每10min更新一条状态数据， 即St， 通过数据转换接口传输至本地关系数 据库。 本地关系数据库包括用户管理数据 表， 用于前端对于特定的用户的权限设置； 原始 监 测数据表， 实现对状态参数的保存和记录； 计算数据 表接收计算服务模块的样本数据； 机组 管理数据表主要用于记录管网对象的压缩机和管道的相关参数设置(包括压缩机特性参 数、 管道特性 参数)； 所述的计算服务模块包括在线决策网络、 噪声生成器、 奖励计算模块、 历史调度样本存 储单元、 动作决策器和价值拟合器， 其中： 在线决策网络与动作决策器中的在线网络模块同 步， 每5min同步一次， 接收状态参数St， 输出决策指令动作经噪声生成器施加白噪声后形成 最终决策指令At传输至在线调度指令接收器； 奖励计算模块根据状态参数St和决策指令At 计算得出， 记为Rt， 另数据服务模块中 的原始监测数据表中获取下一时间步(即10min后)的 状态参数St+1， 传输至动作决策器进行在线和目标网络模块的训练和更新； 历史调度样本存 储单元用于存储少量的动作 ‑状态样本(St， At， Rt， St+1)； 动作决策器从历史调度样本存储 单 元中获取样本对N个数量的状态样本(St， Rt， St+1)， 通过优化器实现对在线网络的更新， 更新权　利　要　求　书 2/3 页 3 CN 114926065 A 3